Rentgenografie

Rentgenový snímek pravého loketního kloubu

Rentgenografie nebo radiografie je použití rentgenového záření k zobrazení neviditelných nebo obtížně zobrazitelných objektů. Použití neionizujícího záření (viditelného světla a ultrafialového světla) k zobrazení objektů je třeba považovat za běžnou "optickou" metodu (např. [světelná mikroskopie]). Úprava objektu pomocí ionizujícího záření není radiografie. V závislosti na povaze objektu a zamýšleném výsledku může jít o radioterapii, ozařování potravin nebo radiační zpracování.

Lékařská a průmyslová radiografie

Radiografie se používá pro lékařské i průmyslové aplikace. Pokud je vyšetřovaným objektem živý člověk nebo zvíře, jedná se o lékařskou radiografii; ostatní radiografie se považuje za průmyslovou radiografickou práci.

Pořizování rentgenového snímku pomocí raného Crookesova přístroje, konec 19. století.

Radiografie začala v roce 1895 objevem rentgenových paprsků, označovaných také jako Röentgenovy paprsky podle muže, který jako první podrobně popsal jejich vlastnosti. Bylo zjištěno, že tyto dříve neznámé paprsky (proto X) jsou druhem elektromagnetického záření. Netrvalo dlouho a rentgenové záření se začalo používat v různých aplikacích, od pomoci při montáži bot až po využití v lékařství, které přetrvalo dodnes. Rentgenové záření se začalo používat k diagnostickým účelům velmi brzy, ještě před objevením nebezpečí ionizujícího záření. Zpočátku provádělo rentgenografii v nemocnicích mnoho druhů personálu, včetně fyziků, fotografů, lékařů, zdravotních sester a inženýrů. Kolem nové technologie se během mnoha let vyvinula lékařská specializace radiologie. Když byly vyvinuty nové diagnostické testy zahrnující rentgenové záření, bylo přirozené, že radiologové byli vyškoleni v této nové technologii a osvojili si ji. Nejprve se tak stalo s fluoroskopií, počítačovou tomografií (60. léta 20. století), mamografií, ultrazvukem (70. léta 20. století) a magnetickou rezonancí (80. léta 20. století). Ačkoli neodborný slovník by mohl radiografii definovat poměrně úzce jako "pořizování rentgenových snímků", dlouho to byla jen část práce "rentgenových oddělení", radiografů a radiologů.

Ke sběru snímků byla použita řada detektorů včetně fotografických filmů, scintilátorů a polovodičových diodových polí.

Teorie útlumu rentgenového záření

Fotony rentgenového záření používané pro lékařské účely vznikají s větší pravděpodobností v důsledku události zahrnující elektron, zatímco fotony záření gama vznikají spíše v jádře atomu. Obecně se lékařská radiografie provádí pomocí rentgenového záření, které vzniká v rentgenové trubici. Nukleární medicína obvykle využívá záření gama.

Nejzajímavějšími druhy elektromagnetického záření pro radiografii jsou rentgenové a gama záření. Toto záření je mnohem energetičtější než známější typy, jako jsou rádiové vlny a viditelné světlo. Právě tato relativně vysoká energie činí gama záření užitečným v radiografii, ale potenciálně nebezpečným pro živé organismy.

Takové vlnění je charakterizováno vlnovou délkou (vzdálenost od bodu jednoho cyklu k odpovídajícímu bodu následujícího cyklu) nebo frekvencí (počet kmitů za sekundu). Ve vakuu se všechny elektromagnetické vlny šíří stejnou rychlostí, rychlostí světla (c). Vlnová délka (λ, lambda) a frekvence (f) spolu souvisejí podle rovnice:

To platí pro veškeré elektromagnetické záření.

Elektromagnetické záření se nazývá různými názvy v závislosti na jeho energii. Energie těchto vln souvisí s frekvencí a vlnovou délkou podle vztahu:

kde h je konstanta známá jako Planckova konstanta.

Gama záření je nepřímo ionizující záření. Gama záření prochází hmotou, dokud neprojde interakcí s atomovou částicí, obvykle elektronem. Během této interakce se energie přenáší z gama záření na elektron, který je přímo ionizující částicí. V důsledku tohoto přenosu energie se elektron uvolní z atomu a pokračuje v ionizaci hmoty srážkami s jinými elektrony na své cestě. Jindy procházející záření gama naruší dráhu elektronu a zpomalí jej, přičemž se uvolní energie, ale nedojde k jeho uvolnění. Atom není ionizován a záření gama pokračuje dál, i když s nižší energií. Tato uvolněná energie je obvykle teplem nebo jiným, slabším fotonem a způsobuje biologické škody jako radiační popáleniny. Řetězová reakce způsobená počáteční dávkou záření může pokračovat i po expozici, podobně jako spálení od slunce pokračuje v poškozování kůže i poté, co člověk není na přímém slunci.

Pro rozsah energií běžně používaných v radiografii probíhá interakce mezi zářením gama a elektrony dvěma způsoby. Jedním z nich je přenos veškeré energie záření gama na celý atom. Paprsek gama již neexistuje a z atomu se vynoří elektron s kinetickou (pohyb ve vztahu k síle) energií téměř rovnou energii gama. Tento jev převládá při nízkých energiích gama a je znám jako fotoelektrický jev. Druhý hlavní efekt nastává, když záření gama interaguje s atomovým elektronem, uvolní ho z atomu a předá mu pouze zlomek kinetické energie záření gama. Z interakce vzniká také sekundární záření gama s menší energií (a tedy nižší frekvencí). Tento efekt převládá při vyšších energiích gama a je znám jako Comptonův jev.

Při obou těchto jevech ztrácejí vznikající elektrony svou kinetickou energii ionizací okolních atomů. Hustota takto vzniklých iontů je měřítkem energie dodané materiálu zářením gama.

Nejběžnějším způsobem měření změn paprsku záření je pozorování jeho vlivu na fotografický film. Tento účinek je stejný jako u světla, a čím intenzivnější je záření, tím více ztmavuje nebo exponuje film. Používají se i jiné metody, například ionizační účinek měřený elektronicky, jeho schopnost vybít elektrostaticky nabitou desku nebo způsobit fluorescenci některých chemických látek jako ve fluoroskopii.

Termín skiagraf se přibližně do roku 1918 používal ve významu rentgenolog. Byl odvozen ze starořeckých slov "stín" a "spisovatel".

Webové stránky Společnosti radiologických technologů státu New York